Kurbelwelle

Die Kurbelwelle ist das zentrale rotierende Bauteil des Motors, das die einzelnen Schübe sämtlicher Kolben aufnimmt und zu einer einzigen, gleichmäßigen Drehbewegung zusammenführt. Sie ist das letzte mechanische Glied, bevor die Leistung den Motor über Schwungrad oder Mitnehmerscheibe verlässt und von dort über Kupplung oder Drehmomentwandler schließlich zu den Rädern gelangt. Im Kern ist sie das Bauteil, das aus einer Folge kleiner Explosionen eine ruhige, nutzbare Drehbewegung macht.

Möglich wird das durch ihre charakteristische gekröpfte Form. Die Hauptlagerzapfen liegen auf der Mittelachse der Welle und drehen sich in den Hauptlagern des Motorblocks, womit sie die Drehachse festlegen. Dazwischen sitzen die Hubzapfen, um einen festen Abstand von dieser Mittelachse versetzt; an ihnen greifen die großen Pleuelaugen an. Wird ein Kolben im Zylinder nach unten getrieben, drückt sein Pleuel auf den Hubzapfen und übt, weil dieser versetzt ist, ein Drehmoment auf die Welle aus, ähnlich wie ein Fuß auf dem Pedal das Kettenblatt eines Fahrrads dreht. Der Versatz ist der Kurbelradius, und das Doppelte dieses Radius ergibt den Kolbenhub, eine der beiden Größen, die zusammen mit der Bohrung den Hubraum bestimmen.

Das Steuern der Reihenfolge und des Abstands dieser Kraftimpulse ist entscheidend für die Laufruhe. Die Hubzapfen sind in sorgfältig gewählten Winkeln angeordnet, sodass die Zylinder in einer Zündfolge arbeiten, die die Arbeitstakte gleichmäßig verteilt und die Kräfte ausgleicht. Schwere Gegengewichte sind den Hubzapfen gegenüber angeschmiedet oder angegossen, um die Trägheit der rotierenden Pleuelenden auszugleichen und die für Hubkolbenmaschinen typischen Schwingungen zu dämpfen; ohne sie würde ein Motor stark vibrieren. Ein Schwingungsdämpfer an der vorderen Riemenscheibe bändigt zusätzlich Torsionsschwingungen, die die Welle sonst ermüden würden.

Kurbelwellen werden bei anspruchsvollen oder leistungsstarken Motoren meist aus Stahl geschmiedet, während bei geringeren Kosten und niedrigerer Belastung Gusseisen mit Kugelgrafit zum Einsatz kommt. Ihre Zapfen sind präzise geschliffen und oberflächengehärtet, und sie laufen in dünnen Gleitlagern, die über Bohrungen im Inneren der Welle mit Drucköl versorgt werden. Vom vorderen Ende der Kurbelwelle wird in der Regel auch der Zahnriemen oder die Steuerkette angetrieben, die Nockenwellen und Ventile mit der Kolbenstellung synchron halten.

Im Betrieb ist die Kurbelwelle äußerst langlebig, hängt aber vollständig von sauberem, unter Druck stehendem Öl ab; ein Abfall des Öldrucks zerstört rasch die Haupt- und Pleuellager und kann die Zapfen anlaufen lassen oder festfressen. Übermäßiges Axialspiel, ein verschlissenes Axiallager oder ein Ermüdungsriss sind ernste Mängel, und das Schleifen der Zapfen auf Untermaß mit passenden Lagerschalen ist das klassische Mittel, wenn sich Verschleiß einstellt.